2.220KV一次降压变电所电气部分设计

220KV一次降压变电所电气部分设计

摘 要

本次论文为220/60KV一次降压变电所毕业设计论文。论文包括选择设计变电所所需的主变压器，短路电流计算，主要设备的选择和防雷保护的配置，并对其进行了详尽的说明，进行继电保护及其自动装置的配置和防雷保护的计算，确定电气主接线图和配电装置及其布置方式。论文包括设计说明部分和设计，计算部分。并附有四张设计图纸（变电所主接线图、高压配电装置平面图、高压配电装置断面图）。

I

沈阳工程学院毕业设计（论文）

Abstract

This thesis declines to press to change to give or get an electric

shock a graduate design thesis for the 220/60 kV in KANGXIAN. The thesis include the choice design changes the electricity need of main transformer, the short-circuit electric current calculation, the choice of the main equipments and defend the thunder protection to install, and as to it's carried on the detailed elucidation, carry on after the electricity protection installs and defends the thunder protection of calculation, make sure the electricity that the lord connects the line diagram and go together with the electricity device and it arranges the way.The thesis includes to design the manual and designs to compute the book to combine fish-eye four set up to account the diagram paper.( change the electricity to pick up a mother of line diagram, the 220 kV and 60KV side to take the bypass and change the electricity the lord to arrange the diagram and change the electricity the flat surface the thunder protection diagram defend).

II

220KV一次降压变电所电气部分设计

第一篇 说明书

第一章 引 言

本毕业设计论文为220KV一次降压变电所电气部分初步设计，要求所设计的变电所能够保证供电的可靠性和一次性满足远期负荷的要求，本设计将按照远期负荷规划进行设计。设计过程中遵循国家的法律、法规，贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，运用系统工程的方法从全局出发，正确处理生产与生活、安全与经济等方面的关系，实行资源的综合利用，节约能源和用地，对生产工艺、主要设备和主体工程要做到可靠、适用、先进。

在上述原则基础上，明确设计的目的，逐步完成主变的选择、电气主接线的拟定、短路电流的计算、电气设备选择、高压配电装置的规划、继电保护和防雷保护规划、绘制图纸等主要工作，形成较为完整的论文。

随着经济的飞速发展，电力这种洁净的二次能源将对未来的国民发展起着举足轻重的作用。为了促进电力工业的持续稳定发展，保证西电东送工程的成功建设，满足个地区供电负荷要求，实现安全供电，保证供电可靠性，变电所的合理设计就变得尤为重要。设计工作是工程建设的关键环节。做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。本论文即在遵循原则、合理规划、反复校验的基础上完成。

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第二章：主变压器的选择

在各级电压等级的变电所中，变压器是主要电气设备之一，担负着变换网络电压、进行电力传输的重要任务，确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。

2.1主变容量选择的有关规定及原则：

A、 主变容量和台数的选择，应根据《电力系统设计技术规程》SDJ161—85有关规定和审批的电力规划设计决定进行。

B、主变台数的确定：为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变压器 ，但一般不超过两台。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。本设计选择两台主变。 C、变压器形式的选择：

（1）主变压器一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，在220KV的变电所中，可采用单相变压器组。当装设一组单相变压器时，应考虑装设备用相，当主变超过一组，且各组容量满足全所负荷的75%时，可不装设备用相。本设计采用三相变压器。

（2）当系统有调压要求时，应采用有载调压变压器，对新建的变电所，从网络经济运行的观点考虑，应注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价，通常在短期内可回收。本设计采用有载调压变压器。

（3）与两个中性点直接接地系统连接的变压器，除降压负荷较大或与高、中压间潮流不定情况外，一般采用自耦变压器，但仍需做技术经济比较。 D、主变容量的确定

（1）为了正确的选择主变容量，要绘制变电所的年及日负荷曲线，并以曲线得出的变电所的年、日最高负荷和平均负荷。

（2）主变容量的确定:凡装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内应保证用户的一级和二级负荷。即满足SN≥0.7PZMAX。(PZMAX为综合最大负荷)

（3）应根据电力系统5～10年的发展规划进行选择。 E、主变压器的冷却方式：

主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷，强迫油循环风冷，强迫油循环水冷，强迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环风冷。本设计采用强迫油循环风冷。 F、主变压器绕组的连接方式：

变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y和△，高、低侧绕组组合要根据工程具体情况确定。

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2.2 本设计主变压器选择

综合以上所有条件，选择两台SFPZ7-90000/220双绕组有载调压变压器。当一台主变压器停运时，另一台主变压器满足最大综合负荷的70%。

本变电所有两个电压等级，所以应选择双绕组变压器。220KV侧为中性点直接接地系统，变压器一次绕组应选用YN接线。60KV侧为中性点不接地或经消弧线圈接地系统，变压器二次绕组应选用d接线。 故主变压器选择如下：

型号： SFPZ7-90000/220 容量： 90000KVA 高压： 230±8×1.5% 低压： 69

调压方式： 有载调压 连接组别： YN,d11 阻抗电压（%）： 13.4 空载损耗（KW）： 104 负载损耗（KW）： 359

冷却方式： 强迫油循环风冷

故选择变压器的型号为SFPZ7—90000/220双绕组有载调压变压器。

型号

额定容量（KVA） 90000

高压

低联结组压 标号

阻抗空载损负载损电压耗（KW） 耗（KW） （%）

104

359

SFPZ7—90000/220

230?8?1.5% 69 YN,d11 13.4

变压器参数的含义：

S F/S P S Z L 7 ——90000 / 220

高压绕组额定电压等级，KV 额定容量，KVA 性能水平代号 导线材质（铜线不标） 调压方式（无励磁调压不标，Z

有

载调压）

绕组数（双绕组不标，S三绕组） 循环方式（自然循环不标，P强迫

油循环）

冷却装置种类（F：风冷 S：水冷） 相数（S：三相）

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图4-4双母线带旁路接线（设有专用旁路断路器）

（4）运行高度灵活。电源和线路可以任意分配在某一组母线上，能够灵活地适应系统中各种运行方式和潮流变化的要求。

（5）扩建方便。双母线接线方式可以沿着预备的扩建端向左右扩建，而不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，也不会引起原有回路的停电。 （6）、便于实验。在个别回路需单独进行实验时，可将该回路单独接至一组母线上。

单断路器的双母线接线也有自己的缺点：

（1）任一台断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电。

（2）一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该母线再故 障，将造成全停事故。

（3）母联断路器故障，将造成配电装置全停。

（4）当母线故障或检修时，隔离开关作为切换电器，容易发生误操作。 （5）在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。 双母线带旁路母线接线 ：

除了具有双母线接线的优点外，双母线带旁路接线方式还具有许多其它的优点： 当进出线检修时，可由专用旁路断路器代替，通过旁路母线供电。但当设置了专

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用旁路断路器后，设备的投资和配电装置的占地面积都有所增加。

根据《电力工程设计手册》的要求，主接线应满足可靠性、灵活性，并在此基础上考虑做到经济合理。

（1）可靠性。本变电所用户较多，负荷容量较大， 要求供电可靠性较高。当采用可靠性高的六氟化硫断路器时，选择双母线接线就可以满足可靠性的要求。 （2）灵活性。采用双母线接线，各个电源和回路的负荷可以任意分配到某一组母线上，可以灵活地适应系统中各种接线方式和潮流变化的需要。

（3）经济性。单断路器的双母线接线比双母线带旁路母线接线少用了一组旁路母线、一组断路器以及15组隔离开关，投资相对减少，配电装置的占地面积也大大减少。

根据《220---500KV变电所设计技术规程》SDJ2—88规定，35~60KV配电装置当出线回数为4~7回时，宜采用单母线接线；当出线回数为8回及以上时，宜采用双母线接线。 综合以上分析，本变电所60KV侧出线回数为14回，宜选用双母线带旁路接线（设有专用旁路断路器）。

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第四章:短路电流的计算

4.1发生短路的原因和短路的定义

产生短路的主要原因是电器设备载流部分的绝缘损坏。

所谓短路是指相与相之间通过电弧或其它较少阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地

4.1.1计算短路电流的目的：

a、电气主接线比较；

b、计算软导线的短路摇摆； c、确定中性点接地方式； d、选择导线和电器；

e、确定分裂导线间隔棒的间距；

f、验算接地装置的接触电压和跨步电压； g、选择继电保护装置和进行整定计算。

本设计中计算短路电流的目的主要是载硫导体和电器的选择和校验。

4.2 短路类型说明

本设计短路类型采用三相短路 。

4.3 短路计算数据说明

iim ：短路电流的冲击值，即短路电流最大瞬时值；

I”：超瞬变或次暂态短路电流的有效值； I∞：稳态短路电流有效值；

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4.4 短路计算基本假定说明

短路电流实用计算中，采用的假设条件和原则为： a、正常工作时，三相系统对称运行。 b、所有电源的电动势相位角相同。

c、系统中的电机均为理想电机，转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差1200电气角度。

d、电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。

e、电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷 接在高压母线上，50%负荷接在系统侧。

f、同步电机都具有自动调励装置（包括强行励磁）。 g、短路发生在短路电流为最大值的瞬间。

h、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

i、除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻忽略不计。

j、元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。 k、输电线路的电容忽略不计。

4.5规定说明

a验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流时，所有的短路电流应按本设计规划容量计算，并考虑电力系统远景规划。

b确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的接线方式选择；

4.6短路计算点的选择

在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。本设计选择两个短路计算点，分别在220KV母线上、60KV母线上。本所电路短路点的选取为2点，分别在高压侧选取1点，在低压侧选取1点，并对其进行比较

1 高压侧短路点的选取K1点 2 低压侧短路点的选取K2点

系统计算电路图如图5-1所示，等值电路图如图5-2所示。

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Xt6 Xs XL1 Xt7 Xg1 Xt1 XL2 XL3 Xt4 Xg2 Xt2 XL4 图5—1

Xt5 Xg5

Xg4 Xt3 Xg3

图5—2 - 13 -

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图5—3

图5—4 - 14 -

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图5—5 图5—6

4.7 短路计算方法

本设计利用分布系数法进行网络化简，求出转移电抗；应用《导体和电器选

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择设计技术规定》SDGJ 14-86所提供的运算曲线求取短路电流。 计算时取SB=100MVA基准电压UB=UAV ；

4.8短路电流计算结果

短路电流计算结果见表4-1。

起始次暂态电流I” 冲击电流

短路点短路电流最大有效值

发电机对短路点K的转移电抗

系统对短路点K的转移电抗

计算阻抗 短路电流周期分量 冲击电流

K1点短路时 I”=8.02KA

K2点短路时 I”=7.893KA

iimp=20.41KA =12.1099KA =0.0944 =0.075

iimp=20.09KA =11.92KA =0.2624 =0.2085

IimpIimpXXfkXXckxkakXIi0sjsx?15.75Xjsf?0.5275 XIi0sjsc?1.4663Xjsa?43.785

?2.81KA

?7.1655KA

?3.59KA

?9.1545KA

impimp短路电流最大有效值 短路电流热效应为：

Iimp?10.13KA

?27.67(KA)2?S

Iimp?5.385KA

?54.2(KA)2?S

QdQd

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第五章：电气设备的选择与校验

5.1设计原则

5.1.1总的原则：

按照正常工作条件进行选择，按照短路条件进行校验。

5.1.2一般原则：

a 、应满足正常工作条件下的电压和电流的要求； b 、应满足在短路条件下的热稳定和动稳定要求； c 、应满足安装地点和使用环境条件要求； d 、应考虑操作的频繁程度和开断负荷的性质；

e 、对电流互感器的选择应计及其负载和准确度级别；

f 、选用的新产品应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情

况下，选用未经鉴定的新产品时，应经上级批准。

5.2 母线的选择

5.2.1母线的型式及适用范围

母线除满足工作电流、机械强度和电晕要求外，导体形状还应满足下列要求： a、电流分布均匀； b、机械强度高；

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c、散热良好；

d、有利于提高电晕起始电压； e、安装、检修简单、连接方便。

由于以上条件很难同时满足，故本变电所采用软母线形式。 一般条件：

a、配电装置中软母线的选择，应根据环境条件（环境温度、日照、风速、污秽、海拔高度）和回路负荷电流、电晕、无线电于扰等条件，确定导线的截面和导线的结构型式；

b、在空气中含盐量较大的沿海地区或周围气体对铝有明显腐蚀的场所，应尽量选用防腐型铝铰线；

c、当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择较大截面的导线，当电压较高时，为保持导线表面的电场强度，导线最小截面必须满足电晕的要求，可增加导线外径或增加每相导线的根数；

d、对于220KV及以下的配电装置，电晕对选择导线截面一般不起决定作用，故可根据负荷电流选择导线截面。导线的结构型式可采用单根钢芯铝绞线组成的复导线。

5.2.2截面选择说明

a、为了保证母线的长期安全运行，母线在额定环境温度θ0和导体面正常发热允许最高温度θe下的允许电流Ie应大于或等于流过导体的最大持续工作电流Igmax即：Igmax≤KθIe (Kθ为温度修正系数)。

b、为了考虑母线长期运行的经济性，除了配电装置的汇流母线以及断续运行或长度在20米以下的母线外，一般均应按经济电流密度选择导体的面积，这样可使年运行费用最低。经济电流密度的大小与导体的种类和最大负荷利用小时数Tmax有关。母线经济截面为S=Igmax/J。

5.2.3校验说明

a、电晕电压校验

电晕放电会造成电晕损耗、无线电干扰、噪音和金属腐蚀等许多危害。因此，110~220千伏裸母线晴天不发生可见电晕的条件是：电晕临界电压Uli应大于最高工作电压Ugmax，即：Uli＞Ugmax；

220千伏软母线不校验电晕的最小截面为300（mm）2。 b、热稳定校验

根据上述情况选择的导体截面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。其公式为：

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S≥Smin?K?QfdC

式中：Smin——根据热稳定决定的导体最小允许截面（mm）2 Qd——短路电流热效应; kf——集肤效应系数；

C——热稳定系数，其值与材料及发热温度有关。

经过选择和校验，本设计选用母线结果见表5—1。 各电压等级母线技术数据与计算数据比较表见表5—2~表5-4。

表5—1 母线选用结果表

序号 1 2

安装地点 220KV母线 60KV母线

母线类型 LGJ-70 LGJQ-500

截面面积（mm）

70 500

2

载流量 （A） 275 966

表5—2 220KV母线技术数据与计算数据比较表

计 算 数 据

长期最大工作电流Igmax=237.2A

LGJ-70技术数据 允许载流量Ig=275A

表5—3 60KV母线技术数据与计算数据比较表

计 算 数 据

长期最大工作电流Igmax=866.1A

LGJQ-500技术数据 允许载流量Ig=966A

5.3高压断路器的选择

5.3.1 选择和校验项目

高压断路器按下列项目选择和校验：（1）型式和种类；（2）额定电压；（3）额定电流；（4）开断能力校验；（5）额定关合电流；（6）动稳定校验；（7）热稳定校验。

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5.3.2按种类和型式选择

高压断路器的种类和型式的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护、并经技术经济比较后才能确定。

据规程规定35KV～220KV配电装置可选少油断路器、六氟化硫断路器、空气断路器，而用于一次变电所的断路器要求动作可靠，能快速的自动重合闸，并且能开断近距以及能够切断空载变压器、空载长线、发展性故障。而六氟化硫断路器具有断口耐压高、开断容量大、检修间隔周期长、开断性能优异等优点，广泛应用于各种电压等级的配电装置中。所以本变电所220KV侧用少油断路器和60KV侧选择六氟化硫断路器。1

5.3.3按额定电压选择

高压断路器的额定电压Ue应大于或等于所在电网的额定电压Uew，即Ue≥Uew。

5.3.4按额定电流选择

高压断路器的额定电流Ie应大于或等于它的最大持续工作电流Igmax，即Ie

≥Igmax。 当断路器使用环境温度不等于设备基准环境温度时，应对断路器的额定电流进行修正。

5.3.5按开断电流选择

在给定的电网电压下，高压断路器的额定开断电流Iekd应满足Iekd≥It。式中It—断路器实际开断时间tk秒的短路电流全电流有效值。

5.3.6 按额定关合电流选择

要求断路器的额定开合电流 ieg应不小于最大短路电流冲击值，即ieg≥ ic。.

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5.3.7 动稳定校验

高压断路器的极限通过电流峰值 idw应不小于三相短路时通过断路器的冲击电流icj，即idw≥icj

5.3.8 热稳定校验

高压断路器的短时允许发热量Ir2tr应不小于三相短路电流发出的热量I∞

222

tdz，即Irtr≥I∞tdz

根据以上原则，本设计选用断路器结果见表5—5。各电压级断路器各项技术数据与各项计算数据比较表见表5—6~表5—8。

表5—5 断路器选用结果表

安装 地点

额定 电压 (KV)

最高 工作 电压 (KV) 252 72.5

额定 电流 (A)

额定 开断 电流 (KA) 40 25

额定 关合 电流 （KA） 100 63

额定 峰值 耐受 电流 (kA) 100 63

额定 短时 耐受 电流 (kA) 40 25

型 号

220KV侧

LW7-220（P） 220 60

3150 1250

60KV侧 LW□-60（P）

表5—6 220KV断路器各项技术数据与各项计算数据比较表

计 算 数 据

电网电压Uew=220KV

长期最大工作电流Igmax=273.2A

″⑶〞

次暂态短路电流I=8.02KA

⑶

短路冲击电流ich =20.41KA

⑶

短路冲击电流ich =20.41KA

2

热效应Qd =27.67KA.S

SW7-220断路器额定参数 额定电压Ue=220KV 额定电流Ie=3150A

额定开断电流Iekd=40KA 额定关合电流iegd=100KA 动稳定电流idw=100KA

2

热稳定：Qz =40×40×4KA.S

表5—7 60KV断路器各项技术数据与各项计算数据比较表

计 算 数 据

电网电压Uew=60KV

长期最大工作电流Igmax=866.1A

″⑶〞

次暂态短路电流I=7.893KA

⑶

短路冲击电流ich =20.09KA

⑶

短路冲击电流ich =20.09KA

2

热效应Qd =54.2KA.S

LW9—63断路器额定值 额定电压Ue=63KV 额定电流Ie=1250A

额定开断电流Iekd=25KA 额定关合电流iegd=63KA 动稳定电流idw=63KA

2

热稳定：Qz=25×25×4KA.S

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5.4隔离开关的选择

5.4.1选择和校验项目

隔离开关应根据下列条件选择：（1）型式和种类；（2）额定电压；（3）额定电流；（4）动稳定校验；（5）热稳定校验。

5.4.2 选型说明

隔离开关的型式和种类的应根据配电装置的布置特点和使用条件等因素，进行综合技术经济比较后确定。其它四项技术条件要求与高压断路器相同。

本设计220KV侧配电装置拟采用分相中型布置,故220KV侧母线隔离开关选用GW6—220GD型单柱剪刀式。该产品为偏折式结构，分闸后形成垂直方向的绝缘断口，具有断口清晰可见，便于监视及有效地减少变电所的占地面积等优点。特别是作为母线隔离开关，供采用双母线的场合使用时，减少变电所的占地面积尤为显著。220KV侧出线隔离开关选用GW12—220D双柱式。该产品双柱立开结构，具有外形尺寸小、相间距离小的特点。

60KV配电装置拟采用户外普通中型布置,故60KV侧母线隔离开关选用GW5—60ⅡD双柱式。该产品为双柱水平开启式结构。

根据以上原则，本设计选用隔离开关结果见表5—9。 各电压级隔离开关的各项技术数据与各项计算数据比较见表5—10~5—11

表5—9 隔离开关选用结果表

安装 地点 220KV侧母线

型 号 GW6—220GD

额定 电压 (KV) 220 220 60 60

最高工作 电压(KV) 252 252 69 69

额定 电流 (A) 1000 1600 1000 630

额定峰值 耐受电流 (kA) 100 100 100 100

额定短时 耐受电流 (kA) 40(3S) 40(3S) 31.5(4S) 20(4S)

220KV侧出线 GW12—220D 60KV侧进线 60KV侧出线

GW5—60ⅡD GW5—60ⅡD

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220KV一次降压变电所电气部分设计

表5—10 220KV隔离开关的各项技术数据与各项计算数据比较表

计 算 数 据

电网电压Uew=220KV

长期最大工作电流Igmax=273.2A

⑶

短路冲击电流ich =20.414KA

2

热效应Qd =27.67KA.S

GW6-220G(D)技术数据 额定电压Ue=220KV 额定电流Ie=1000A 动稳定电流idw=100KA 热稳定：Qz=4800KA.S

2

GW12-220(D)技术数据 额定电压Ue=220KV 额定电流Ie=1600A 动稳定电流idw=100KA 热稳定Qz=4800KA.S

2

表5—11 60KV隔离开关的各项技术数据与各项计算数据比较表 计 算 数 据

电网电压Uew=63KV

长期最大工作电流Igmax=866.1A(240A) 短路冲击电流i⑶ch =20.09KA 热效应Qd =54.2KA2.S

注:括号中数字为60KV出线隔离开关参数

GW5-60Ⅱ(D)技术数据 额定电压Ue=60KV 额定电流Ie=1000A 动稳定电流idw=100KA

热稳定：Qz=3969KA2.S(1600)

5.5电流互感器选择

选择电流互感器应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求。

5.5.1型式和种类

电流互感器的型式和种类应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6～20千伏屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35千伏及以上配电装置，宜采用油浸瓷箱式绝缘独立式电流互感器。

5.5.2按一次额定电压和额定电流选择

电流互感器的一次额定电压和额定电流必须满足： Ｕe≥Uew , Iel≥Igmax

其中：Ue、Iel—电流互感器一次额定电压和额定电流;

Uew、Igmax—电流互感器安装处一次回路工作电压和一次回路最大工作

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电流。

变压器中性点引出的电流互感器只取额定电流的30%。

5.5.3按准确度级及副边负荷选择

为了保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。因此，需先要知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确级的要求，并按准确等级要求最高的表计选择电流互感器，具体要求如下： （1）、装设在发电机、电力变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表及所有用于计算电费的电度表用电流互感器，其准确等级应为0.5级。 （2）、供运行、监视、估算电能的电度表、功率表和电流表用电流互感器，其准确等级应为1级。 （3）、供指示被测数值是否存在或大致估计被监测数值的表计用的电流互感器，其等级为3级和10级。其二次侧所接负荷S2，应不大于该准确级所规定的额定容量Se2，即Se2≥S2=Ie22Z2

其中：Z2为二次负荷阻抗；Ie2为二次额定电流，由于本次设计中外接阻抗Z2未作规定，因此本项可略去。

5.5.4热稳定校验

电流互感器的热稳定能力，以1秒钟通过的一次额定电流倍数Kt表示，热稳定按下式校验：

（KtIe1）2×1≥I∞2tdz

式中Kt—Is中允许通过一次额定电流热稳定倍数。

5.5.5 动稳定校验

（内部）icj≤2IelKdw

Kdw—电流互感器动稳定倍数

根据以上原则，本设计选用电流互感器结果见表5—12。各电压级电流互感器的技术数据与计算数据比较见表5—13~表5—15。

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220KV一次降压变电所电气部分设计

表5—12 电流互感器选用结果表

安装 地点

额定电压 (KV)

最高 工作 电压(KV)

额定 变流比 (A)

二次组合 B1/B2/B1 /B1/0.5 0.5/B1/B1 0.5/B1/B1

动稳定倍数

1S热稳定电流

型 号

220KV侧 LCWB7—220W1 220 252 2X600/5 2X55

2X21 (3S)

60KV侧 进线 60KV侧 出线

LCWB5—63 LCWB5—63

63 63

69 69

2X600/5 400/5

80 80

31.5 31.5

表5—13 220KV电流互感器的技术数据与计算数据比较表

计 算 数 据

电网电压Uew=220KV

长期最大工作电流Igmax=237.2A 准确度级：0.5

⑶

短路冲击电流ich =20.41KA

2

热效应Qd =27.67KA.S

LCWB7-220W1的技术数据 额定电压Ue=220KV

一次额定电流I1e=2*600A 准确度：B1/ B1 /B2 /B1 /0.5 动稳定电流倍数55 KA

2

热稳定：Qz=2540.1KA.S

表5—14 60KV电流互感器的技术数据与计算数据比较表

计 算 数 据

电网电压Uew=60KV

长期最大工作电流Igmax=866.1A 准确度级：0.5 , 1

⑶

短路冲击电流ich =20.09KA 热效应Qd =54.2KA2.S

LCWB5—63的技术数据 额定电压Ue=60KV

额定电流Ie=2X600 A (400) 准确度：0.5/B1/ B1 动稳定电流80

热稳定数据992.25 KA2.S

5.6 电压互感器选择

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沈阳工程学院毕业设计（论文）

5.6.1按装置种类及型式选择

电压互感器的种类及型式应根据安装地点和使用条件进行选择，对3～20千伏屋内配电装置，宜采用油浸绝缘结构，也可以采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器；对于35千伏配电装置，宜采用电磁式电压互感器；对110KV及以上配电装置，当容量和准确等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器组。

5.6.2 按一次回路电压选择

1.1Uel＞U1＞0.9Uel

式中：U1—电网电压；Uel—电压互感器一次绕组额定电压

5.6.3 按二次回路电压选择

电压互感器二次侧额定电压必须满足继电保护装置和测量用标准仪表的要求。

根据以上原则，本设计选用电压互感器结果见表6—16。各电压级电压互感器的技术数据与计算数据比较见表5—17~表5—18。

表5—16 电压互感器选用结果表

型式 JCC1--220 JCC5--60

额定变比 220/3/0.1/3/0.1 60/3/0.1/3/0.1/3

额定容量（VA） 0.5级 1级 3级 250

500

1000

最大容量（VA） 2000 2000

表5—17 220KV电压互感器的技术数据与计算数据比较表

计 算 数 据

电网电压Uew=220KV 准确度级：0.5,1

计 算 数 据

电网电压Uew=60KV 准确度级：0.5,1

JCC1-220的技术数据 额定电压Ue=220KV 准确度：0.5，1，3

JCC5--60的技术数据 额定电压Ue=60KV 准确度：0.5,1

表5—18 60KV电压互感器的技术数据与计算数据比较表

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220KV一次降压变电所电气部分设计

第六章：高压配电装置的规划设计

6.1 总的原则:

a、节约用地；b、运行安全和操作巡视方便；c、便于检修和安装； d、节省三材，降低造价。

6.2 设计要求

a、满足安全净距的要求；b、施工、运行和检修的要求；c、噪声的允许标准及限制措施；d、静电感应的场强水平和限制措施；e、电晕无线电干扰的特性和控制。

6.3 配电装置的选型

220KV配电装置拟采用屋外分相中型，把所有的开关电器安装在较低的基础支架上。母线采用绞线并用悬垂绝缘子串悬挂在门型构架上。母线水平面高于开关电器所在的水平面。 220KV分相中型布置取消了复杂的双层结构，布置更加清晰，悬式绝缘子串也减少了二分之一，使正常的检修和维护工作量相应减少。本所选用分相中型可以节约用地，简化构架，节省三材，由于母线隔离开关选用GW6型单柱剪刀式，适合于分相中型。

60KV侧由于采用GW12系列双柱式水平开启式隔离开关，拟采用普通中型布置。其优点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架较低，抗震性能好，所用钢材少，造价较低。

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6.4 间隔宽度和设备布置

a、220KW侧：采用14m的间隔宽度,边线与构架的距离为2.5m，相间距离采取4m。断路器采用单列式布置。

b、60KV侧：采用7m的间隔宽度。相间距离采取2m。断路器采用单列式布置。

6.5 平面布置

220KV侧共有6个间隔：二个进线间隔，二个主变间隔， 二个电压互感器避雷器间隔。

60KV侧共有18个间隔：十四个出线间隔，二个主变进线间隔，一个母联间隔、 一个电压互感器避雷器间隔。

6.6构架高度

关于屋外配电装置的设备支架高度，按配电装置设计规程要求必须保证电气设备外绝缘体最低部位距地面不得小于2.5m.

参照《高压配电装置设计技术规程》及典型设计,本设计构架高度为: a、220KV侧母线构架高度为10.5米,出线中央门型构架高为15M。 b、60KV侧母线构架高度为7米，出线中央门型构架高度为9米。

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220KV一次降压变电所电气部分设计

第七章：防雷保护的规划设计

7.1 概 述

雷电引起的大气过电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此在变电所和高压输电线路中，必须采取有效的防雷措施，以保证电气设备的安全。

a、防止雷直击于电气设备上，一般采用避雷针，避雷线进行保护

b、对于60KV及以下的电气设备，应尽量减小感应过电压，一般电气设备应远离可能遭到直击雷的设备或物体增大电气设备对电容或采用阀型避雷器的保护。

e、防止从线路侵入的雷电波过电压对电器设备的危害，一般采用避雷器、间隙、电容器和相应的进线保护段进行保护。

7.2 防雷保护的有关规定

<<电力设备过电压保护设计技术规程>>规定: a、电压为110KV以上的屋外配电装置，可将避雷针装在配电装置的构架上。对于35～60KV的配电装置，为防止雷击时引起反击闪络的可能，一般采用独立避雷针进行保护。安装避雷针的构架支柱应与配电装置接地网相连。在避雷的支柱附近，应设置辅助的集中接地装置接在地网上的连接处起到变压器与接地网上的连接处止，沿接地线距离不得小于15m，在变压器的门型构架上，不得装设避雷针。

b、电压为110KV及以上的屋外配电装置，可将保护线路的避雷线连接在配电装置的出线门型构架上，35～60KV的屋外配电装置，如将保护线路的避雷线接在出线门型构架上需满足下列条件：

a) 35～60KV出线门型构架周围半径20m范围内的接地电阻不应大于5Ω，当土壤电阻率ρ≥104Ω.cm这个范围内，半径可增大到30m。

b) 线路终端杆塔接地电阻不大于10Ω。

c)在变压器的6～10KV出口处装设阀型避雷器。

c、在选择独立避雷针的装设地点时，应尽量利用照明灯塔，在其上装设避雷针。

装设独立避雷针时，避雷针与配电装置部分在地中与空气中应有一定的距

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离：

a)在地中，避雷针本身的接地装置与最近的配电装置接地网的地中距离Sd

≥0.3R。

其中：R—独立避雷针的接地电阻，（Ω）在任何情况下，Sd不得小于3m。 b)在空气中，独立避雷针到配电装置导电部分之间、发电厂和变电所电力设备接地部分、构架接地部分之间的空气中距离，应符合下式要求：Sk≥0.3R+0.1h。

式中：h—避雷针校验点的高度(m )，在任何情况下，Sk不得小于5 m 。

7.3 直击雷过电压保护装置设计

根据规程规定，首先确定避雷针安放的地点。在220KV侧进出线构架上安装两支避雷针，在主变压器附近两侧安装两支独立避雷针。在60KV出线侧安装三支独立避雷针。合计共有七支避雷针。

由于220KV侧共有6个间隔，且软母线的跨距一般在30—40米，所以在220KV配电装置中共设四个母线构架，中间跨距为6X15+20=110米，在220KV的出线构架上装设避雷针。

60KV侧共有18个间隔，每个间隔宽度为6.5米，共需18X6.5=117米。 本变电所220KV和60KV配电装置设计防雷保护的范围为117×106 ㎡，利用7根避雷针进行保护。根据《电气工程电气设计手册》第一册第十五章第一节中关于避雷针保护范围计算的有关内容，确定避雷针高度时针间距离D取最大，经计算选220KV侧针高h=30米，选60KV侧针高h=30米。被保护物高度hx的水平面上保护范围计算结果见表7--1，两支避雷针间hx水平面上保护范围的一侧最小宽度bx计算结果表7—2,详细计算过程见《计算书》。避雷针防雷保护范围图见设计图纸。

表7—1 单支避雷针保护半径rx计算结果表

针号 1--4 5--7

针高 30m 30m

hx=15m 15m

hx=10.5m 24m

hx=9m 27m

hx=7m 31m

两支避雷针间hx水平面上保护范围的一侧 最小宽度bx计算结果表（单位：米）

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220KV一次降压变电所电气部分设计

表7—2

针号

针高h

hx=15m 3.57 5 7.68 2

hx=10.5m 8.07 10 13 6.5

13.05 13.58 13.02 4.7 hx=9m

17.05 17.57 17.02 6.7 hx=7m

D 80 70 51.3 90.7 65 62.65 65.2 114

Dˊ

h0 18.57 20 22.69 17 20.7 21.05 20.68 12.86

1-2 等高

30m

3-4 等高 30m 1- 3 等高 2- 4 30m 1- 4 等高 2- 3 30m 5-6 等高 6-7 30m 3-5 等高 4-7 30m 4-6 等高 3-6 30m 3-7 等高 4-5 30m

7.4 侵入波及内部过电压保护设计

为了保护变电所进出线路的架空线上雷电入侵波，架空线路全线装设架空地线，同时为了防止侵入波及内部过电压，在变电所每组母线上装设阀型磁吹避雷器。

在选用避雷器时，应保证避雷器安装点的工频电压升高在任何情况下都不会超过灭弧电压，否则避雷器可能因不能灭弧而爆炸。对单纯防雷器来说，只需考虑系统单相接地非故障相对地电压升高，这一升高显然与系统中性点接地方式有关。

根据以上原则，本设计选用避雷器情况见表7—3。 表7—3 避雷器选用情况结果表

型号 FCZ2-220JN FCZ4-66

额定电压（KV） 220 66

灭弧电压有效值（KV） 200 69

工频电压（KV） 不小于 340 117

不大于 390 133

冲击电流残压 （KV）不大于 5KA 10KA 520 178

570 205

注：FCZ2—220J为磁吹阀式避雷器，J——系统为中性点接地时数字 ,用于变压

器中性点。

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第八章：继电保护和自动装置的规划设计

为了保证电力系统的安全，稳定运行，需要配置继电保护，而且继电保护的配置要满足电气主接线的要求，确定主接线时也应与继电保护统筹考虑，继电保护装置应满足快速性、选择性、可靠性和灵敏性的要求。

8.1 220KV线路保护

根据《规程》规定：

8.1.1 110—220KV直接接地电力网的线路，应装设全线速动保护作为主保护。 8.1.2对接地短路宜装设阶段式或反时限零序电流保护。也可装设接地距离保

护，并辅之以阶段式或反时限零序电流保护。以此作为接地后备保护。

8.1.3单侧电源单回线路可装设三相电流电压保护，如不能满足要求，则装设距离保护。以此作为相间短路后备保护和辅助保护装置。 8.1.4平行双回线路装设横联差动保护。

因此，220KV线路的保护为三段式距离保护、相差高频保护、 双回线的横联差动保护以及综合自动重合闸。

8.2 60KV侧线路的保护

根据《规程》规定：

8.2.1 35KV以上的单侧电源线路，可装设一段或两段式电流电压速断保护和过

电流保护。

8.2.2 并列运行的平行线路，可装设横联差动保护作为主保护，以阶段式电流保

护后备保护 。

所以，对于60KV侧线路的双回线装设横联差动保护和阶段式电流保护。对于60KV侧线路的单回线装设两段式电流电压速断保护和过电流保护。

8.3主变压器保护

8.3.1 根据《继电保护和安全自动装置技术规程》（以下简称《规程》）第2.3.2

条规定，0.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内油浸式变压

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220KV一次降压变电所电气部分设计

器，均应装设瓦斯保护。当壳内故障产生瓦斯或油面下降等内部故障时，应瞬时动作于信号或跳闸。

8.3.2 根据《规程》第2.3.3.2条规定，6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列

运行的变压器，应装设纵联差动保护。

8.3.3 根据《规程》2.3.5.1条规定，过电流保护宜用于降压变压器。 8.3.4 根据《规程》第2.3.8条规定，110KV及以上中性点直接接地的电力网中，

如变压器的中性点直接接地运行，为防止外部单相接地引起的过电流，应装设零序电流保护。

8.3.5对于分级绝缘变压器,当中性点装设放电间隙时,除应装设零序电流保护

外,还应增设反映零序电压和间隙放电电流的零序电流电压保护。

8.3.6 根据《规程》第2.3.11条，0.4MVA及以上变压器，当数台并列运行或单

独运行，并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。

综上所述：主变压器应装设的保护为瓦斯保护、纵差保护、带方向的过电流保护、零序电流电压保护、过电流保护及过负荷保护。

8.4母线保护

8.4.1专用的母线保护配置原则

8.4.1.1 35-66KV电力网中，主要变电所的35-66KV双母线或分段单母线需快速

而有选择地切除一段或一组母线上故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电时。

8.4.1.2 对于220KV母线，应装设能快速有选择地切除故障的母线保护。 8.4.2本变电所的母线保护配置

60KV母线采用不完全电流差动保护，母联断路器设置过电流保护。 220KV母线选用母线比相式差动保护，母联断路器设置过电流保护。 继电保护选择结果见表9—1

8.5自动装置的配置

8.5.1 自动装置的作用

a.保证电力系统可靠、经济运行、消除运行人员在执行某项操作时可能发生的不准确或错误的动作。

b.保护电气设备安全可靠运行，使运行人员及时、准确地判断运行中的异常情况并及时进行处理。 8.5.2 配置原则 8.5.2.1 3KV及以上的架空线路和电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，

如用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合 闸装置。

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沈阳工程学院毕业设计（论文）

8.5.2.2 低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重合闸。 8.5.2.3 必要时母线故障可采用母线自动重合闸装置。 8.5.2.4 对220KV线路，在满足有关采用三相重合闸方式的规定时，可采用三相

自动重合闸装置，否则装设综合重合闸装置。

8.5.2.5 装有备用电源的变电所所用电源应装设备用电源自动投入装置。

8.5.2.6为了分析电力系统事故及继电保护和自动装置在事故过程中的动作情

况，以及迅速判断故障点的位置，220KV及以上变电所应装设故障滤波器或其它类型的自动故障滤波器。

8.5.3 本变电所自动装置的配置

a. 60KV线路配置三相一次自动重合闸装置。 b. 220KV线路配置综合重合闸装置。 c. 主变压器配置三相一次自动重合闸。

d. 60KV侧母线和220KV侧母线采用母线重合闸装置。 e. 装设故障滤波器。

表8—1 继电保护选择结果一览表 序号

保护对象 保护类型 相差高频保护 三段式距离保护 综合重合闸 双回线的横联 差动保护 三段式距离保护 综合重合闸 横联差动保护 阶段式电流保护 三相自动重合闸 两段式电流电压 速断保护 过电流保护 三相自动重合闸 瓦斯保护 纵差保护

零序电流电压保护 过电流保护及 过负荷保护 不完全电流 差动保护 过电流保护 比相式差动保护 过电流保护

代表符号

220KV线路 单回线

1

220KV线路 双回线

60KV线路 双回线

2

60KV线路 单回线

3 主变压器

4 60KV母线

5 220KV母线

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220KV一次降压变电所电气部分设计

第二篇 计算书

第一章 主变压器的选择

1.1 主变压器的选择

变电所60KV的用户负荷表 序负荷名称 号 1 2 3 4 5 6 7 8

化工厂 建材厂 机械厂 拖拉机厂 杜泽变电所 汪家变电所 沙岭变电所 南关变电所

最大负荷（KW） 近期 远期 20000 6000 5000 10000 2000 10000 8000 7000

24000 8500 7500 12000 2400 12000 12000 8000

功率 出线

因数 方式 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95

架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空

出线 回数 2 1 1 2 2 2 2 2

附注

最大负荷利用小时数T=6000小时，负荷同时系数0.9，线损率为5%。重要负荷占55%。

1.1.1 主变台数的确定：

为了保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源供电时，可装设一台主变。

当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一级负荷的60-75%。通常一次变电所采用75%，二次变电所采用60%。

本设计方案选择两台主变。

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1.1.2 主变变比的确定：

本变电所的电压等级为220/60，故变电所的变比采用220/66KV。

1.1.3 主变容量的确定：

主变容量的确定应根据电力系统5-10年发展规划进行。 变压器的最大负荷按下式确定：

PM?K0?P

式中

K0——负荷同时系数

?P——按负荷等级统计的综合用电负荷

对于两台变压器的变电所，其变压器的额定容量可按下式确定：

Se?0.7PM

根据负荷及发展的要求，考虑负荷同时系数为0.9，线损率为5%，重要负荷占55%。

所以：

有功功率之和为：P?P?P?P?P?P?P?P?P

12345678=24000+8500+7500+12000+2400+12000+12000 +8000=86400（KW）

?P?(1?5%)?P86400?(1?5%)??95494.7(KW) 0.950.95变压器最大负荷：

PSM?K0?P?0.9?95494.7?85945.23(KW)

变压器的额定容量：

e?0.7PM?0.7?85945.23?60161.66(KW)

额定容量（KVA） 90000

高压

低联结组

压 标号

阻抗空载损负载损电压耗（KW） 耗（KW） （%） 13.4

104

359

故选择变压器的型号为SFPZ7—90000/220双绕组有载调压变压器。 型号

SFPZ7—90000/220

230?8?1.5% 69 YN,d11

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220KV一次降压变电所电气部分设计

1.1.4变压器参数的含义：

S F/S P S Z L 7 ——90000 / 220

高压绕组额定电压等级，KV 额定容量，KVA 性能水平代号 导线材质（铜线不标） 调压方式（无励磁调压不标，Z

有

载调压）

绕组数（双绕组不标，S三绕组） 循环方式（自然循环不标，P强迫

油循环）

冷却装置种类（F：风冷 S：水冷） 相数（S：三相）

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第二章 短路电流的计算

2.1计算系统各元件的电抗标么值

Xt6 Xs XL1 Xt7 Xg1 Xt1 XL2 XL3 Xt4 Xg2 Xt2 XL4 Xt5 Xg4 Xg5

Xt3 Xg3 (图1) 解：计算系统各元件的电抗标么值：（如图1）

以：

S UBB?100MVA?UAV

线路阻抗取0.4?/KM 发电机的电抗标么值：

XG1?XG3?XG2?XG4?Xd?\PSN\B?0.124?COS?100?0.292500.85100?0.2261250.85

XG5?Xd?PSNB?0.24?COS?电力系统的电抗标么值：

X??0.03

变压器的电抗标么值：

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9n36.html